专利名称：一种长波红外连续变焦镜头的制作方法
技术领域：
一种长波红外连续变焦镜头技术领域[0001]本实用新型涉及红外光学技术领域，特别是涉及一种长波红外连续变焦镜头。
背景技术：
[0002]近年来，红外成像技术的应用广度和深度都有了长足的发展，长波制冷型探测器由于其灵敏度明显高于非制冷型长波探测器，因此，在目标搜寻、预警探测、情报侦察等领域有着广阔的应用前景。在许多特殊场合，红外双视场乃至三视场镜头已不具有应用需要。[0003]现有技术中的长波红外连续变焦镜头主要适用于320X256元小面阵的探测器。 例如，现有的用10片透镜实现的5倍放大长波连续变焦镜头，其焦距为53mm-265mm ;用9 片透镜实现的4倍连续变焦镜头，焦距为50mm-200mm ；以及10倍放大长波红外连续变焦镜头。上述变焦镜头都是基于320X256元，像元尺寸为30umX30um的非制冷型探测器的，无法适用于640X512元，像元尺寸为25umX25um的制冷型探测器对像质的要求。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种长波红外连续变焦镜头，用以解决上述现有技术存在的问题。[0005]为解决上述技术问题，一方面，本实用新型提供一种长波红外连续变焦镜头，包括由物方到成像方依次设置的具有正屈光度的第一透镜群、具有负屈光度的第二透镜群、具有正屈光度的第三透镜群、具有负屈光度的第四透镜群、用于折转光路用的第一反射镜、具有正屈光度的第五透镜群、用于折转光路用的第二反射镜和具有正屈光度的一第六透镜群;[0006]其中，第一透镜群为前固定组，用于会聚收光；第二透镜群为变焦组，用于改变所述变焦镜头的焦距；第三透镜群为补偿组，用于补偿所述变焦镜头在变焦过程中的像面位置的偏移；第四透镜群为后固定组，用于将物方的景物会聚成一次实像；第五透镜群为系统的中继组；第六透镜群为对焦组，用于补偿不同物距、不同温度下像面位置的偏移。[0007]进一步，所述第一透镜群由一片具有正屈光度的凸面朝向物侧的第一弯月形锗正透镜构成。[0008]进一步，所述第二透镜群由一片双凹形锗负透镜构成。[0009]进一步，所述第三透镜群由一片双凸型锗正透镜构成。[0010]进一步，所述第四透镜群由一凹面朝向物侧的弯月形锗负透镜和一凸面朝向物侧的第二弯月形锗正透镜构成。[0011]进一步，所述第五透镜群由一凹面朝第一反射镜的第三弯月形锗正透镜构成。[0012]进一步，所述第六透镜群由一双凸硒化锌正透镜和一凹面朝向像侧的第四弯月形锗正透镜构成。[0013]进一步，所述双凹形锗负透镜两面采用了非球面；所述双凸型锗正透镜有一面采用了非球面及衍射面；所述弯月形锗负透镜有一面采用了非球面；所述第二弯月形锗正透镜有一面采用了非球面及衍射面；所述第三弯月形锗正透镜有一面采用了非球面；所述双凸硒化锌正透镜有一面采用了非球面及衍射面。[0014]进一步，所述变焦镜头满足以下条件[0015]O. 12<F0/F1<1. 2 ；[0016]其中，H)为所述变焦镜头的焦距，Fl为第一透镜群的焦距。[0017]另一方面，本实用新型还提供一种包含有上述长波红外连续变焦镜头的红外成像设备，所述红外成像设备的制冷型长波探测器的面阵大于等于640X512元。[0018]本实用新型有益效果如下[0019]本实用新型的连续变焦镜头，在尽可能提高探测作用距离及提高像质的基础上， 降低了成本和体积，并且能达到良好的成像效果。
[0020]图1是本实用新型实施例中变焦镜头在长焦位置的结构示意图；[0021]图2是本实用新型实施例中变焦镜头在中焦位置的结构示意图；[0022]图3是本实用新型实施例中变焦镜头在短焦位置的结构示意图；[0023]图4A至图4C为变焦镜头在长焦位置的成像光学仿真数据图；[0024]图5A至图5C为变焦镜头在中焦位置的成像光学仿真数据图；[0025]图6A至图6C为变焦镜头在短焦位置的成像光学仿真数据图。
具体实施方式
[0026]
以下结合附图以及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。[0027]图1、图2、图3分别是本实用新型实施例的变焦镜头在长焦、中焦、短焦位置的示意图。图3中，200示意物侧端，190示意像侧端。如图I所示，本实施例的变焦镜头100 包括由物方到成像方依次设置的具有正屈光度的第一透镜群110、具有负屈光度的第二透镜群120、具有正屈光度的第三透镜群130、具有负屈光度的第四透镜群140、用于折转光路用的第一反射镜150、具有正屈光度的第五透镜群160、用于折转光路用的第二反射镜 170和具有正屈光度的一第六透镜群180。[0028]其中，第一透镜群110为前固定组，用于会聚收光。第一透镜群110由一片具有正屈光度的凸面朝向物侧的第一弯月形锗正透镜112构成。另外，变焦镜头100满足以下条件0. 12<F0/F1<1. 2，其中H)为变焦镜头100的焦距，Fl为第一透镜群的焦距。由于第一透镜群110的镜片都是普通球面镜片，制作工艺较为简单，且精度易于保证，能有效降低生产成本和难度。另外，将H)/F1的数值限制在O. 12至I. 2之间可使整个变焦镜头100具有良好的变焦效果，且可维持良好成像质量的前提下，使变焦镜头100结构更为紧凑。[0029]第二透镜群120为变焦组，用于改变变焦镜头100的焦距，增加变倍倍率。其中第二透镜群120是由一片双凹形锗负透镜122构成。第三透镜群130为补偿组，由一片双凸型锗正透镜132构成，其作用是用于补偿变焦镜头100在变焦过程中的像面位置的偏移。 第二透镜群120和第三透镜群适于在第一透镜群110与第四透镜群140之间移动。具体而言，欲将变焦镜头100的倍率自长焦端调整至短焦端时，则使第二透镜群120朝向物侧200移动，同时，作为补偿组的第三透镜群先朝物侧200移动，然后向第四透镜群140侧移动，其作用是补偿第二透镜群120移动引起的像面移动。[0030]第四透镜群140为后固定组，由一凹面朝向物侧的弯月形锗负透镜142和一凸面朝向物侧的第二弯月形锗正透镜144构成。其作用是将物方的景物会聚成系统的一次实像。变焦镜头100的一次实像在第一反射镜150与第五透镜群160之间。[0031]第五透镜群160为系统的中继组，由一凹面朝第一反射镜150的第三弯月形锗正透镜162构成。[0032]第六透镜群180为对焦组，由一双凸硒化锌正透镜182和一凹面朝向像侧的第四弯月形锗正透镜184构成，其作用是补偿不同物距不同温度下像面位置的偏移。/[0033]承上述，为了提高系统像质，改善系统温度变化对像质的影响，双凹形锗负透镜 122两面采用了非球面，双凸型锗正透镜132有一面采用了非球面及衍射面，弯月形锗负透镜142有一面采用了非球面，第二弯月形锗正透镜144有一面采用了非球面及衍射面，第三弯月形锗正透镜162有一面采用了非球面，双凸硒化锌正透镜182有一面采用了非球面及衍射面。[0034]值得一提的是，本实施例的变焦镜头100由八片透镜，二片反射镜组成，而且避免了把非球面和衍射面设在口径较大的第一透镜群110的透镜上。易于加工制作，精度得到保证的同时可有效降低生产成本。系统采用二次成像的形式，其目的是压缩第一片透镜的口径，保证系统满足100%冷光阑效率。通过两个反射镜的折叠缩短了镜头的横向尺寸，得到了较紧凑的结构形式。将H)/F1的数值限制在O. 12至I. 2之间可使整个变焦镜头100 具有良好的变焦效果，且可维持良好成像质量的前提下，使变焦镜头100结构更为紧凑。[0035]表I列出变焦镜头100中涉及的上述各透镜及反射镜的表面参数。[0036]表I[0037]表面曲率半径(nun)间距(nun) 玻璃材料备注51445. 32 ΓδGermanium (锗) 透镜 11252644. 31TlAir (无色)53-619. 315 7Germanium (锗) 透镜 12254296. 16T2Air (无色)55320. I8Germanium (锗) 透镜 13256-281. 31T3Air (无色)57-69. 776Germanium (锗) 透镜 14258-161. 559 6Air (无色)59134.86 5Germanium (锗) 透镜 14权利要求1.一种长波红外连续变焦镜头，其特征在于，包括由物方到成像方依次设置的具有正屈光度的第一透镜群、具有负屈光度的第二透镜群、具有正屈光度的第三透镜群、具有负屈光度的第四透镜群、用于折转光路用的第一反射镜、具有正屈光度的第五透镜群、用于折转光路用的第二反射镜和具有正屈光度的一第六透镜群；其中，第一透镜群为前固定组，用于会聚收光；第二透镜群为变焦组，用于改变所述变焦镜头的焦距；第三透镜群为补偿组，用于补偿所述变焦镜头在变焦过程中的像面位置的偏移；第四透镜群为后固定组，用于将物方的景物会聚成一次实像；第五透镜群为系统的中继组；第六透镜群为对焦组，用于补偿不同物距、不同温度下像面位置的偏移。
2.如权利要求I所述的长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜群由一片具有正屈光度的凸面朝向物侧的第一弯月形锗正透镜构成。
3.如权利要求2所述的长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜群由一片双凹形锗负透镜构成。
4.如权利要求3所述的长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜群由一片双凸型锗正透镜构成。
5.如权利要求4所述的长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜群由一凹面朝向物侧的弯月形锗负透镜和一凸面朝向物侧的第二弯月形锗正透镜构成。
6.如权利要求5所述的长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述第五透镜群由一凹面朝第一反射镜的第三弯月形锗正透镜构成。
7.如权利要求6所述的长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述第六透镜群由一双凸硒化锌正透镜和一凹面朝向像侧的第四弯月形锗正透镜构成。
8.如权利要求7所述的长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述双凹形锗负透镜两面采用了非球面；所述双凸型锗正透镜有一面采用了非球面及衍射面；所述弯月形锗负透镜有一面采用了非球面；所述第二弯月形锗正透镜有一面采用了非球面及衍射面；所述第三弯月形锗正透镜有一面采用了非球面；所述双凸硒化锌正透镜有一面采用了非球面及衍射面。
9.如权利要求f8任一项所述的长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头满足以下条件I.2<F0/F1<0. 12 ；其中，H)为所述变焦镜头的焦距，Fl为第一透镜群的焦距。
10.一种包含有权利要求I、任一项所述长波红外连续变焦镜头的红外成像设备，其特征在于，所述红外成像设备的制冷型长波探测器的面阵大于等于640X512元。
专利摘要本实用新型公开了一种长波红外连续变焦镜头，包括由物方到成像方依次设置的具有正屈光度的第一透镜群、具有负屈光度的第二透镜群、具有正屈光度的第三透镜群、具有负屈光度的第四透镜群、用于折转光路用的第一反射镜、具有正屈光度的第五透镜群、用于折转光路用的第二反射镜和具有正屈光度的一第六透镜群。本实用新型的长波红外连续变焦镜头，在尽可能提高探测作用距离及提高像质的基础上，降低了成本和体积，并且能达到良好的成像效果。
文档编号G01J5/08GK202794685SQ201220452300
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者骆守俊, 范翔, 高山 申请人:中国电子科技集团公司第十一研究所